JP2012178408A - 集積回路のシールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基板設計の自由度の制約や基板面積の制約の発生を抑え、基板保護とシールド性向上を可能にした集積回路のシールド構造を提供する。
【解決手段】シールド部材は、基板の保護膜部に接触する側壁部と、前記側壁部に設けられる凹部にあって、基板のグラウンド部から離間した状態で前記グラウンド部に対向する対向部と、前記対向部と前記グラウンド部の間の空きスペースを埋める電気的導通部材を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、集積回路を保護すると共に、集積回路から生じる電磁波を遮蔽するシールド性を向上させた集積回路のシールド構造に関する。

従来、集積回路が実装される基板に対し、傷防止のために、集積回路を実装する基板の周縁部や、基板支持部が当接する基板表面にシルクスクリーン印刷を行って保護膜を形成することが知られている。

特許文献１では、製造装置の支持部で支持するときの傷の発生を防止するために、集積回路を実装する基板の周縁部にシルクスクリーン印刷を行うことが開示されている。また、特許文献２では、基板を保持する支持部が当接する基板表面にシルクスクリーン印刷を施すことにより、集積回路の傷を防止することが開示されている。

特開平８−１２５２８８号公報 特開２００１−２９８２５６号公報

しかしながら、上述した従来技術では、集積回路から生じる電磁波を遮蔽するシールド性については言及されていない。集積回路をシールドする場合、基板が破損しないように、支持部にシルクスクリーン印刷を行うことで、却って導通がとれなくなり、シールド効果を損ねてしまうことがある。また、基板とシールド部材の間に隙間ができないようにすると、基板設計上の制約が生じてしまう。

そこで、本発明の目的は、基板保護とシールド性の向上を可能にした集積回路のシールド構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、集積回路が実装される基板上の集積回路配置部を、集積回路配置部側が開放された箱状であって前記集積回路から生じる電磁波を遮蔽するシールド部材によって覆う集積回路のシールド構造において、
前記集積回路配置部は、ゼロ電位であるグラウンド部と、前記グラウンド部を除く少なくとも一部の領域であって保護膜が形成されている保護膜部と、を有し、前記シールド部材は、前記保護膜部に接触する側壁部と、前記側壁部に設けられる凹部にあって、前記グラウンド部から離間した状態で前記グラウンド部に対向する対向部とを有し、前記対向部と前記グラウンド部の間を埋める電気的導通部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、基板設計の自由度の制約や基板面積の制約の発生を抑え、集積回路の保護を図ると共にシールド性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係わる集積回路のシールド構造の全体組み込み前の構成図である。 第１の実施形態の全体組み込み後の完成図である。 シールド部材の概観図である。 シールド部材の側壁部に関する詳細拡大図である。 集積回路を実装する基板の説明図である。 基板のグラウンド部の詳細拡大図である。 基板の保護部とシールド部材の側壁部との接触状態を示す詳細拡大図である。 基板のグラウンド部とシールド部材の対向部とが電気的導通部材で埋められた状態の詳細拡大図である。 熱伝導シートを用い、集積回路の発熱をシールド部材熱伝導させて冷却を行う場合の全体構成図である。 第２の実施形態に係わるシールド部材を示す図である。 第２の実施形態における全体組み込み後の完成図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
以下、図１、図２を用いて、本実施形態に係わる集積回路（ＩＣ）のシールド構造の全体構成について説明する。図１はＩＣのシールド構造の組み込み前の全体構成図であり、図２はＩＣのシールド構造の全体組み込み後の完成図である。ＩＣのシールド構造１０００の基本構成は、集積回路配置部８０を備える基板１０と、集積回路配置部側が開放された箱状であって集積回路から生じる電磁波を遮蔽する板金であるシールド部材２０で構成される。

（集積回路配置部を備える基板）
集積回路配置部８０は、基板上に実装されたＩＣ３０と、基板１０の表層の所定の一部領域に設けられ電気的にゼロ電位となるグラウンド部（ＧＮＤ部）４０と、基板上にシルクスクリーン印刷された保護膜５０とを有する。保護膜５０は、グラウンド部４０を除く領域の内、少なくとも一部領域（後述するシールド部材の側壁部が当接する縁部のみ、あるいはこの縁部の他に縁部で囲まれる内部としてＩＣの周囲または周辺部）に設けられ、保護膜部を形成する。一般的には、保護膜５０は更に集積回路を除く領域に設けられるが、集積回路が上方の保護膜で保護される構成であっても良い。保護膜５０が形成される保護膜部には、後述するシールド部材２０の側壁部が当接し、隙間（開口）が形成されないように構成される。

次に詳細構造について説明する。図５は基板１０の全体図、図６は図５中の破線枠内Ｂのグラウンド部４０と保護膜５０の詳細拡大図である。基板１０には、ＩＣ３０が実装され、その近傍にグラウンド部４０が形成される。図６でグラウンド部４０を保護膜５０が縁部長手方向に挟む形で、シールド部材２０であるリン青銅の縁部と同形状の領域において、シルクスクリーン印刷が、幅０．５ｍｍ、厚さ３０μｍで施されている。グラウンド部４０にはシルクスクリーン印刷が施されていないが、シルクスクリーン印刷は上記縁部の他にＩＣ３０の周囲あるいは周辺部にも施されている。

保護膜はエポキシ系樹脂で構成され、保護膜の形成にシルクスクリーン印刷以外の他の製法を用いても良い。なお、シルクスクリーン印刷された保護膜から成る縁部はシールド構造組み立て時のシールド部材２０の位置を示す表示部も兼ねている。

（シールド部材）
ＩＣ３０に覆いかぶさるように取り付けられるシールド部材２０は、基板のグラウンド部４０と最終的に導通する対向部としての第一の接触部２１と、シルクスクリーン印刷された保護膜５０と接触する側壁部としての第二の接触部２２を有する。図３に示すように、シールド部材２０はＩＣ３０を覆うため、板金の４辺を曲げ加工した箱状（枡型）を成している。第一の接触部２１と第二の接触部２２が、曲げ加工の端部に形成される。図４は図３中の破線枠内Ａにおける第一の接触部２１と第二の接触部２２の詳細拡大図である。

シールド部材２０の４辺の側壁部に関しては、図４に示すように第一の接触部２１より第二の接触部２２の方が、４辺曲げ加工時の曲げ位置より長く形成されている。即ち、図４中、シールド部材２０の上面から第一の接触部２１の下面までの高さＬは、シールド部材２０の上面から第二の接触部２２の下面までの高さＭより低く設定されている。

グラウンド部４０の対向部である第一の接触部２１は、側壁部の凹部（空きスペースＳ０、Ｓ１、Ｓ２を含む領域）にあって、グラウンド部４０から離間した状態でグラウンド部４０に対向する。空きスペースＳ０は後述するが電気導通部材で埋められて空きスペースＳ０は事後的に消滅する。図４の空きスペースＳ１、Ｓ２については電気導通部材で埋める他に電気導通部材以外の部材で埋めても良い。なお、空きスペースＳ１、Ｓ２が小さなスペースであれば、空きスペースＳ１、Ｓ２を埋めることなく開放したままで用いることもできる。

本実施形態におけるシールド部材２０は、シールド部材の４辺に対して曲げ加工が行えるようにリン青銅板を用いているが、導電部材であれば他の材料を用いても良い。

（空きスペースＳ０以外におけるシールド）
図７は、図２中の破線枠内Ｃに関し、基板１０と第一の接触部２１と第二の接触部２２の詳細拡大図およびその断面図を示す。シールド部材１２０はＩＣ３０に覆いかぶさるように取り付けられ、シールド部材１２０の第一の接触部１２１とグラウンド部４０とが接触しようとする先に、第二の接触部１２２が保護膜５０であるシルクスクリーン印刷に接触する。

電磁界シールドに関しては、隙間部（スリット）の大きさ（長方形の長辺）が、λ／４の整数倍となる波長の周波数で効率の良いスリットアンテナになる恐れがある。しかし、図７の通り、前述した構成にすることで、基板１０とシールド部材２０は、グラウンド部４０以外の部分で接触し、シールド構造として懸念されるスリット部を、基板ＧＮＤ部４０に対応する領域のみと小さくすることができる。換言すれば、先ず空きスペースＳ０以外において、シールド部材の側壁部と基板の保護膜部が当接することでシールド性を確保する。

（空きスペースＳ０におけるシールド）
シールド部材２０は基板のグラウンド部（ＧＮＤ部）４０に接続されることが望ましく、グラウンド部４０に対応する領域に関しては、電気的導通部材を介してグラウンド部４０と対向部とを導通させる。例えば、図８に示すようにハンダ６０によってグラウンド部４０と対向部としての第一の接触部２１との隙間である空きスペースＳ０を埋める。空きスペースＳ０を埋める電気的導通部材として、ハンダ６０の替わりにガスケットを用いても良い。このことによって、シールド効果が向上し、かつ上述したスリットアンテナになる恐れがある長辺スリットの形成を抑制することができる。

なお、基板におけるグラウンド部４０、シールド部材における対向部としての第一の接触部２１は、４辺に相当する4個の側壁部に対応して夫々４個設けられ、グラウンド部４０と第一の接触部２１とが夫々電気的導通部材を介して導通されている。基板におけるグラウンド部４０、シールド部材における対向部としての第一の接触部２１は、夫々４個設けずに夫々１個、あるいは２個、または３個設けても良い。

（集積回路の冷却）
本実施形態の場合、シールド部材２０でＩＣ３０を覆う構造であるため、ＩＣ３０を冷却することが困難である。そのため、図９に示すように、シールド部材２０の内部であって上面の裏面とＩＣ３０との間に収縮性に富んだ熱伝導シート７０を挟み、ＩＣ３０の発熱をシールド部材２０であるリン青銅に熱伝導させ、冷却を行う構造としている。

以上、本実施形態によれば、上述の構造とすることで、輸送環境、使用状況におけるシールド部材２０による基板損傷や信号線の断線等を保護膜５０であるシルクスクリーン印刷で防ぐことができる。加えて、高密度設計基板において、側壁部に設けられる凹部を用いることでグラウンド部４０に対向する対向部２１が小領域で済む。言い換えれば、シールド部材２０の縁部の外側全周に渡って同様の形状でグラウンド部を形成することは基板の設計の自由度を狭めるのに対し、本実施形態では設計の自由度を確保し、広いスペースを要しない縮小基板設計を行うことができる。

《第２の実施形態》
以下、図１０を参照して、本実施形態による、シールド部材１２０の形状について説明する。また、図１１においてはシールド部材１２０が組み込まれたＩＣのシールド構造２０００の全体図である。本実施形態のシールド部材１２０に係わる構成以外は基本的に第１の実施形態と同様の構造となる。

本実施形態のシールド部材１２０は板金を絞り加工により形成したものであり、その縁部には第一の接触部１２１と第二の接触部１２２が設けられている。板金を絞り加工により形成すると、上面と側壁の境界となる領域の内、四隅領域Ｃにおいてスリット開口が形成されにくくシールド性を向上させることができる。第一の実施形態と同様にシールド部材１２０はＩＣ３０に覆いかぶさるように取り付けられ、シールド部材１２０の第一の接触部１２１とグラウンド部４０との接触より先に、第二の接触部１２２が保護膜５０であるシルクスクリーン印刷に接触する。

シールド部材１２０は、電気的にゼロ電位となるように基板のグラウンド（ＧＮＤ）に接続されることが望ましく、グラウンド部４０と導通させるため、ハンダやガスケットによってグラウンド部４０と第一の接触部１２１との隙間を埋める。このことによって、板金曲げ加工によって生じる板金同士の隙間を埋めることができ、シールド性が向上する。本実施形態は板金の絞り加工を用いたが、その要旨の範囲で変更可能であり、導電材料による金型成形によってシールド部材１２０の形状を作成してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０・・基板、２０・・シールド部材、２１・・第一の接触部（対向部）、２２・・第二の接触部（側壁部）、３０・・集積回路、４０・・グラウンド部（ＧＮＤ部）、５０・・保護膜部、６０・・ハンダ（電気的導通部材）、７０・・熱伝導シート、８０・・集積回路配置部、１０００・・シールド構造

Claims (4)

1. 集積回路が実装される基板上の集積回路配置部を、集積回路配置部側が開放された箱状であって前記集積回路から生じる電磁波を遮蔽するシールド部材によって覆う集積回路のシールド構造において、
   前記集積回路配置部は、ゼロ電位であるグラウンド部と、前記グラウンド部を除く少なくとも一部の領域であって保護膜が形成されている保護膜部と、を有し、
   前記シールド部材は、前記保護膜部に接触する側壁部と、前記側壁部に設けられる凹部にあって、前記グラウンド部から離間した状態で前記グラウンド部に対向する対向部とを有し、
   前記対向部と前記グラウンド部の間を埋める電気的導通部材を備えることを特徴とする集積回路のシールド構造。
2. 前記集積回路の熱を前記シールド部材に伝える熱伝導シートを前記シールド部材の内部に備えることを特徴とする請求項１に記載の集積回路のシールド構造。
3. 前記グラウンド部および前記対向部は、前記シールド部材の全ての側壁部にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の集積回路のシールド構造。
4. 前記シールド部材は絞り加工により形成された板金で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の集積回路のシールド構造。